JP2013255086A - マルチレートｐｏｎシステム、その局側及び宅内光回線終端装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の伝送速度の宅内光回線終端装置（ＯＮＵ）が混在収容されるマルチレートＰＯＮシステムにおけるＡＳＥ雑音の悪影響を抑制し、光ファイバ１本当たりの最大分岐数や最大伝送距離を増大させる。
【解決手段】局側光回線終端装置（ＯＬＴ）１００は、光信号を増幅する利得が可変の光アンプ３５０と、通過波長帯が可変の波長フィルタ３４０とを備え、各ＯＮＵ１１０の伝送速度や送信波長に応じて、光アンプ３５０の利得及び波長フィルタ３４０の通過波長帯の切り替えを指示する。このとき、ＯＬＴ１００のグラント生成部２６０は、この切り替え回数が少なくなるように、伝送速度毎に、さらには送信波長帯毎にまとめて時分割多重制御のタイムスロットを各ＯＮＵ１１０に割り当てる。
【選択図】図２

Description

本発明は、１０Ｇ−ＥＰＯＮ（10Gigabit-Ethernet Passive Optical Network）等、複数の通信レートを有する端末から上り信号が時分割多重されて送信されるマルチレートＰＯＮ（Passive Optical Network）システム、その局側及び宅内に備える光回線終端装置に係り、特に光信号の最大分岐数を増大させるための技術に関する。

通信データ量の大幅な増加に伴い、広帯域かつ長距離の伝送が可能な光ファイバによる通信が一般化している。センタ局と加入者端末とを光ファイバで結ぶ光アクセスネットワークを実現する方式の１つとして、受動光網（Passive Optical Network：以下ＰＯＮと称する）システムがある。ＰＯＮシステムとは、１つの局側光回線終端装置（Optical Line Terminal：以下、ＯＬＴと称する）と複数の宅内光回線終端装置（Optical Network Unit：以下、ＯＮＵと称する）とを、一芯式光ファイバと光スプリッタによって接続することで、複数の加入者間でＯＬＴと光スプリッタまでの設備を共用し、経済化が図れるシステムである。

ＰＯＮシステムの代表的な規格として、ＩＥＥＥ８０２．３で標準化されたＥＰＯＮ（Ethernet ＰＯＮ）、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８４で標準化されたＧＰＯＮ（Gigabit Capable ＰＯＮ）がある。これらのＰＯＮシステムにおいては、ＯＮＵからＯＬＴに向かって送信される上り信号と、ＯＬＴからＯＮＵに向かって送信される下り信号とは、波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing：以下、ＷＤＭと称する）によって多重される。下り信号は、ＯＬＴから光ファイバで接続された全てのＯＮＵに対して同じ信号が同報配信される。下り信号を受信した各ＯＮＵは、信号中に含まれる宛先情報を参照して自分宛のデータ以外を破棄し、自分宛のデータのみを加入者端末に転送する。

一方、上り信号は、各ＯＮＵがＯＬＴから指定された別々の時間帯（タイムスロット）にデータを送信する時分割多重アクセス（Time Division Multiple Access：以下ＴＤＭＡと称する）により多重される。また、ＰＯＮシステムの通信レート（以下、伝送速度ともいう）は、６４ｋｂｉｔ／ｓのような低速から始まり、固定長のＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）セルを最大約６００Ｍｂｉｔ／ｓで送受信するＢＰＯＮ（Broadband ＰＯＮ）、及びＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の可変長パケットを最大約１Ｇｂｉｔ／ｓ（以下、適宜１Ｇと略す）の通信レートで送受信するＧＥ―ＰＯＮ（Gigabit Ethernet-ＰＯＮ）が実現されている。

さらに、今後のトラフィック量の増加に対処すべく、次期ＰＯＮシステムとして、１０Ｇｂｉｔ／ｓ（以下、適宜１０Ｇと略す）の通信レートでＥｔｈｅｒｎｅｔの可変長パケットを送受信する１０Ｇ−ＥＰＯＮの標準化が進められている。この標準化において、１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムが円滑に導入できるように、既存のＧＥ−ＰＯＮ対応のＯＮＵと、新たに規定される１０Ｇ−ＥＰＯＮ対応のＯＮＵとを混在して収容するマルチレートの１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムが標準化された。具体的には、ＧＥ−ＰＯＮシステムが下り信号、上り信号ともに１波長を用いたＴＤＭＡ方式を採用しているのに対し、１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムでは、下り信号は１０Ｇ用波長（１５７７ｎｍ）と１Ｇ用波長（１４９０ｎｍ）との２波長を用いてＷＤＭで多重する方式を採用し、上り方向は既に１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍの波長規定にて導入済の１Ｇ用ＯＮＵと新規に導入される１０Ｇ用ＯＮＵとの混在収容を実現するために、１０Ｇ用波長も同一波長帯を用いるＴＤＭＡ方式を採用することとなった。

このようなＰＯＮシステムにおける光ファイバ１本当たりのＯＮＵの最大接続台数である最大分岐数は、現標準ではケーブル長２０ｋｍで３２分岐が目安となっている。一方、この最大分岐数を増やすことができれば加入者当たりの設備コストや消費電力の削減が可能となるため、ＰＯＮシステムの最大分岐数を拡大する技術が注目されている。

また、特許文献１には、複数の伝送速度を有する光信号が混在するネットワークシステムにおいて、最大伝送距離と最大分岐数とを増やすために、複数の伝送速度の光信号を中継する光中継器において、１Ｇ信号の直後に消光期間を設けることで１０Ｇ信号のみ光増幅器を通過させる技術が記載されている。

特開２０１１−１０９４９４号公報

ＯＮＵの接続台数を増やすことによって生じる課題として、最小受光感度の低下が考えられる。一般に光信号伝送では伝送速度が大きいほど広帯域特性の電気増幅回路が必要なことから、電気回路の雑音帯域が広がって最小受光感度が低下する傾向がある。１Ｇ信号と１０Ｇ信号とが混在するＰＯＮシステム、あるいは将来のさらなる高速化のための２５Ｇ信号なども混在するＰＯＮシステムでは、全ての伝送速度の信号を光増幅しつつ、特に伝送速度の大きい信号を高いゲインで光増幅する方法が求められる。

一方で、高いゲインで光増幅することにより、自然放出光（Amplified Spontaneous Emission：以下、ＡＳＥと称する）雑音も増大する。１０Ｇ以上の高速光信号は分布帰還型（Distributed Feedback：以下、ＤＦＢと称する）レーザにより狭い波長範囲で発信されるため、このＡＳＥ雑音を波長フィルタにより大幅に低減できる。しかし、低速な１Ｇ光信号には安価なファブリペロー（Fabry-Perot：以下、ＦＰと称する）レーザが使用されることが多く、波長範囲も広く設定されているため、波長フィルタによるＡＳＥ雑音の低減が困難である。

本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、複数の伝送速度のＯＮＵが混在収容されるマルチレートＰＯＮシステムにおけるＡＳＥ雑音の悪影響を抑制し、光ファイバ１本当たりの最大分岐数や最大伝送距離を増大させることを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係るマルチレートＰＯＮシステムは、少なくとも１台の局側光回線終端装置（ＯＬＴ）と、光ファイバ及び光スプリッタを介して前記ＯＬＴにポイント・ツー・マルチポイント接続され、伝送速度の異なる複数の宅内光回線終端装置（ＯＮＵ）と、を備え、前記ＯＬＴは、光信号を増幅する利得が可変の光増幅器と、増幅された前記光信号のうち通過波長帯以外の波長成分を除去する前記通過波長帯が可変の波長フィルタと、前記ＯＮＵの伝送速度に応じて、前記光増幅器の前記利得と、前記波長フィルタの前記通過波長帯との切り替えを指示する切り替え指示手段と、前記光増幅器の前記利得と前記波長フィルタの前記通過波長帯との切り替えの回数を少なくするように、時分割多重の制御周期毎における前記各ＯＮＵからの信号受信順序と、前記切り替えを指示するタイミングとを決定して、前記各ＯＮＵに通知する送信許可情報を生成するグラント生成手段と、を有するものとした。

本発明によれば、複数の伝送速度のＯＮＵが混在収容されるマルチレートＰＯＮシステムにおけるＡＳＥ雑音の悪影響を抑制し、光ファイバ１本当たりの最大分岐数や最大伝送距離を増大させることができる。

マルチレートＰＯＮシステムを用いた光アクセス網の構成例である。 実施形態に係るＯＬＴのブロック構成図である。 光アンプの利得とＡＳＥ雑音の増加との関係を示す模式図である。 各信号伝送速度における光アンプ及び波長フィルタの制御方法を示す模式図である。 各伝送速度において送信される波長範囲と、対応する波長フィルタ特性との関係を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るＯＬＴと複数のＯＮＵとの接続構成例を示す模式図である。 第１実施形態に係るＯＬＴのディスカバリ処理のフローチャートである。 第１実施形態に係る１ＧディスカバリでＯＮＵ１台分の往復遅延時間を測定する処理の詳細を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るＯＮＵテーブルの構成及びデータ例である。 ＤＢＡによるグラント送信処理の概略フローチャートである。 第１実施形態に係るＤＢＡにより光アンプ及び波長フィルタの特性の切り替え回数が削減される例を示す模式図であり、（ａ）は従来のＤＢＡを用いた場合の比較例の信号送信シーケンス、（ｂ）は本発明に係るＤＢＡを用いた場合の信号送信シーケンスである。 第１実施形態に係るＤＢＡによる１Ｇ信号のグラント計算処理のフローチャートである。 第１実施形態に係るグラント設定処理の結果を示すデータ例である。 ＯＬＴによる信号受信処理の概略フローチャートである。 第１実施形態に係る１Ｇ上り信号の受信処理のフローチャートである。 可変波長フィルタを用いた波長検出部の構成と動作の説明図である。 アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いた波長検出部の構成と動作の説明図である。 第２実施形態に係るＯＬＴのディスカバリ処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る１ＧディスカバリでＯＮＵ１台分の往復遅延時間及び波長を測定する処理の詳細を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るＯＮＵテーブルの構成及びデータ例である。 第２実施形態に係るＤＢＡを用いた場合に選択される波長フィルタ特性の構成と、信号送信シーケンスの例である。 第２実施形態に係るＤＢＡによる１Ｇ信号のグラント計算処理のフローチャートである。 第２実施形態に係るグラント設定処理の結果を示すデータ例である。 第２実施形態に係る１Ｇ上り信号の受信処理のフローチャートである。 第３実施形態に係る１ＧディスカバリでＯＮＵ１台分の往復遅延時間を測定しフィルタ特性を選択する処理の詳細を示すフローチャートである。 温度測定値からフィルタ特性を選択するための温度−フィルタ特性対応テーブルの構成及びデータ例と、各フィルタ特性の通過波長帯を示す模式図である。 第３実施形態に係るＯＮＵテーブルの構成及びデータ例である。

前記のような従来技術の課題を解決するためには、ＯＬＴにゲイン（利得）が可変の光増幅器（以下、光アンプとも称する）と通過波長帯が可変の波長フィルタとを搭載し、信号伝送速度に応じて光アンプのゲインと波長フィルタの通過波長帯とを変更すればよい。以下、具体的な制御方法について説明する。

まず、１０Ｇ信号のような高速で波長範囲の狭い信号光をＯＬＴが受信する場合について説明する。１０Ｇ信号の最小受光感度は１Ｇ信号の最小受光感度に比べて低いため、ＯＬＴ側で光アンプのゲインを高く設定することで信号強度を大きくし、受信感度を向上する。また、１０Ｇ信号の信号光は波長範囲が狭いので、波長フィルタの通過波長帯を狭めることで、ＡＳＥ雑音を低減する。

次に、１Ｇ信号のような低速で波長範囲の広い信号光をＯＬＴが受信する場合について説明する。１Ｇ信号の最小受光感度は高くて良好なため、ＯＬＴ側で光アンプのゲインを低く設定しても、必要な受信感度を満たすことができる。１Ｇ信号の信号光は波長範囲が広いので、波長フィルタの通過波長帯を広くする。

ところで、光アンプのゲインを高（低）ゲインから低（高）ゲインへ変更する、または波長フィルタの通過波長帯を広（狭）帯域から狭（広）帯域へ変更するには、それぞれ一定の時間を要する。従来の方法では、ディスカバリと呼ばれるＯＮＵの初期登録手順の実行時に、ＯＬＴがＯＮＵの登録順に一連番号のロジカルリンクＩＤ（Logical Link Identifier：以下、ＬＬＩＤと称する）を付与し、ＯＬＴはこのＬＬＩＤの昇順で各ＯＮＵからの信号を受信する。そのため、受信信号の伝送速度はＯＮＵの登録順序に応じて不規則に変化し、ＯＬＴにおいて光アンプや波長フィルタの特性を変更する回数が多くなってしまう。

そこで、本発明では、ＯＬＴが行っている動的帯域割当（Dynamic Bandwidth Allocation：以下、ＤＢＡと称する）の機能を利用して、同一伝送速度の信号をそれぞれ連続した順序でＯＬＴが受信できるように、伝送速度毎にまとめてＴＤＭＡの時間帯（タイムスロット）を各ＯＮＵに割り当てる。それにより、伝送速度の切り替えが発生する回数を減らし、伝送速度の切り替え時に必要となる光アンプや波長フィルタの特性変更時間のオーバーヘッドを減少させて、上り信号の伝送効率を高める。本発明によれば、１０Ｇ信号などの高速信号の最小受光感度が向上するので、光ファイバ１本当たりの最大分岐数や最大伝送距離を増大することが可能となる。

また、波長範囲が広い１Ｇ信号は、個々のＯＮＵが実際に送信する信号の波長帯は狭いが、発信に用いられるＦＰレーザの個体差や使用温度に応じて、中心波長が大きく変動するため、ＯＬＴは広い波長範囲の信号を受信可能である旨が規定されている。これに対し、本発明では、稼働中のＯＮＵから実際に送信される信号波長をＯＮＵ毎に測定し、それに応じて波長フィルタの通過波長帯を狭くするように特性を変更することにより、１Ｇ信号の受信感度をさらに向上させる。この場合においても、上り信号の伝送効率を高めるために、波長フィルタの同じ通過波長帯に含まれる波長の信号を発信しているＯＮＵに、連続して時間帯（タイムスロット）を割り当てることで、波長フィルタ特性の変更回数を減らし、波長フィルタの特性変更時間のオーバーヘッドを減少させる。

さらに、本発明では、各ＯＮＵが実際に送信している信号の波長範囲を推定するための情報として、ＯＮＵに自身のＦＰレーザの使用温度を測定する手段を付与し、各ＯＮＵが測定した使用温度の情報をディスカバリ時または通常運用時にＯＬＴに通知する。ＯＬＴは、事前に登録済みの温度範囲と当該温度範囲で発信される波長帯を通過させる波長フィルタ特性との対応表を参照して、各ＯＮＵに対して適用する波長フィルタ特性を決定することにより、１Ｇ信号の受信感度を向上させる。この際に、測定した使用温度の情報をＯＬＴに通知する信号には、１００Ｍｂｉｔ／ｓなどの低速の信号を用いることにより、ＯＬＴの波長フィルタに広い通過波長帯を設定した状態でも、温度情報を受信するために十分な受光感度を確保することができる。

以下、本発明を実施するための形態を適宜図面を参照しながら説明する。
図１は、マルチレートＰＯＮシステム１０を用いた光アクセス網１の構成例である。光アクセス網１に収容される加入者端末（電話（ＴＥＬ）１８０、ＰＣ（Personal Computer）１９０等）は、マルチレートＰＯＮシステム１０を介して上位の通信網である公衆通信網（この例では、ＰＳＴＮ（Public Switched Telephone Network）／インターネット２０）に接続されて、データを送受信する。マルチレートＰＯＮシステム１０は、光スプリッタ１２０、幹線光ファイバ１３０、支線光ファイバ１４０、ＯＬＴ１００、及び、加入者端末を収容する複数台のＯＮＵ１１０を備える。幹線光ファイバ１３０と光スプリッタ１２０と複数の支線光ファイバ１４０とを有してなる受動光網（ＰＯＮ）によってＯＬＴ１００と各ＯＮＵ１１０間が接続され、上位の通信網と加入者端末との間の通信、または、加入者端末間の通信が行われる。

ＯＬＴ１００には、１本の幹線光ファイバ１３０と光スプリッタ１２０、及び複数本の支線光ファイバ１４０を介して、複数台（ｎ台、例えば３２台等）のＯＮＵ１１０が接続可能である。図１には、一例として、５台（ｎ＝５）のＯＮＵ１１０が図示されており、それぞれＯＬＴ１００からのファイバ長や通信レートが異なっている。図示された例では、ＯＮＵ＃１（１１０−１）は通信レートが１Ｇｂｉｔ／ｓでＯＬＴ１００からのファイバ長が１ｋｍ、ＯＮＵ＃２（１１０−２）は通信レートが２５Ｇｂｉｔ／ｓでＯＬＴ１００からのファイバ長が１０ｋｍ、ＯＮＵ＃３（１１０−３）は通信レートが１０Ｇｂｉｔ／ｓでＯＬＴ１００からのファイバ長が２０ｋｍ、ＯＮＵ＃４（１１０−４）は通信レートが１０Ｇｂｉｔ／ｓでＯＬＴ１００からのファイバ長が１０ｋｍ、ＯＮＵ＃ｎ（１１０−ｎ）は通信レートが１Ｇｂｉｔ／ｓでＯＬＴ１００からのファイバ長が１５ｋｍである。なお、図中、各ＯＮＵを示すブロック内の（ＸＧ，Ｙｋｍ）は、当該ＯＮＵの通信レートと、ＯＬＴ−ＯＮＵ間のファイバ長を表している。

符号１５０に示すように、ＯＬＴ１００からＯＮＵ１１０に向かって送信される下り信号は、全てのＯＮＵ１１０に対して同じ信号が同報配信される。一方、符号１６０及び符号１７０に示すように、上り信号は、各ＯＮＵ１１０がＯＬＴ１００から指定された別々の時間帯（タイムスロット）にデータを送信するＴＤＭＡにより多重される。このとき、ＯＬＴ１００が受信する光信号の波長はＯＮＵ１１０の通信レート（伝送速度）毎に異なり、またファイバ長が長くなるほど信号強度が小さくなる。

図２は、本発明の実施形態に係るＯＬＴ１００のブロック構成図である。ＯＬＴ１００の送信側は、上位の通信網の中継装置との通信を行う網ＩＦ（Interface）２００−１、一時的に信号を保存しておくパケットバッファ２１０−１、ＯＮＵ１１０へ送信するデータを生成するＰＯＮフレーム生成部２２０、及びＯＮＵ１１０と光信号により通信を行う電気／光変換部２３０から成る。

一方、ＯＬＴ１００の受信側は、ＯＮＵ１１０から受信した光信号の波長を検出する波長検出部３１０、ＯＮＵ１１０からの登録要求信号を処理するディスカバリ処理部３０１、波長検出部３１０及びディスカバリ処理部３０１で得られた情報を保存するＯＮＵテーブル３０２、受信した光信号を増幅する光アンプ３５０、増幅した光信号のＡＳＥ雑音を軽減する波長フィルタ３４０、波長フィルタ３４０を透過した光信号を電気信号に変換する光／電気変換部３３０、電気に変換した信号を受け、各ＯＮＵ１１０の往復遅延時間を算出してＯＮＵテーブル３０２へ格納するメッセージ受信部３２０、メッセージ受信部３２０からの信号をグラント生成部２６０へのキュー長レポートとＯＮＵ−ＩＤ照合部２７０への主信号に分解するＰＯＮフレーム分解部２９０、ＰＯＮフレーム分解部２９０からキュー長レポートを受け、切り替えタイミング生成部２８０に信号の波長を通知し、かつ各ＯＮＵ１１０をＤＢＡにより通信速度毎に並べ換えて送信許可時間を決定しグラント（送信許可）を生成するグラント生成部２６０、グラント生成部２６０から通知されたタイミングで光アンプ３５０のゲイン及び波長フィルタ３４０の通過波長範囲を制御する切り替えタイミング生成部２８０、ＰＯＮフレーム分解部２９０から受けた信号とグラント生成部２６０から受けたＯＮＵ−ＩＤが一致することを確認するＯＮＵ−ＩＤ照合部２７０、グラント生成部２６０へ帯域設定信号を送る監視制御部２５０、上位ネットワークへの信号を一時的に保存しておくパケットバッファ２１０−２、上位の通信網の中継装置との通信を行う網ＩＦ２００−２から成る。

また、ＯＬＴ１００とＯＮＵ１１０からの光信号を合分波するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）フィルタ２４０を備える。

上位の通信網から受信したユーザ信号は、ＰＯＮフレーム生成部２２０で生成されるＰＯＮフレーム内に格納され、電気／光変換部２３０において電気信号から光信号へ変換される。変換された光信号は、ＷＤＭフィルタ２４０を通過し、幹線光ファイバ１３０、光スプリッタ１２０及び支線光ファイバ１４０を介して各ＯＮＵ１１０に同報配信される。

一方、ＯＮＵ１１０から受信した光信号は、ＷＤＭフィルタ２４０から光アンプ３５０に送られ、ディスカバリ時にディスカバリ処理部３０１において取得された伝送速度などに基づいて動作特性が設定された光アンプ３５０と波長フィルタ３４０とにより、信号強度の増幅と波長成分のフィルタリングが行われる。ここで、低速信号の場合には低ゲイン制御を行い、高速信号の場合には高ゲイン制御を行う。光アンプ３５０で増幅された光信号は、波長フィルタ３４０において、波長範囲が広い低速信号の場合には通過波長帯を広く設定してフィルタリングし、波長領域の狭い高速信号の場合には通過波長帯狭くしてフィルタリングすることで、ＡＳＥ雑音を軽減する。波長フィルタ３４０によってフィルタリングされた光信号は、光／電気変換部３３０において電気信号へ変換され、メッセージ受信部３２０を介してＰＯＮフレーム分解部２９０に送られる。ＰＯＮフレーム分解部２９０は、グラント生成部２６０にキュー長レポートを通知しする。この通知を受けたグラント生成部２６０は、監視制御部２５０より帯域設定の指示を受けてＤＢＡを実行することにより、伝送速度毎にＯＮＵ１１０をまとめて各ＯＮＵ１１０への送信許可時間を決定するとともに、ＯＮＵ−ＩＤ照合部２７０には送信許可したＯＮＵ１１０と同一であるかを識別するためのＩＤ情報を送信し、切り替えタイミング生成部２８０には光アンプ３５０のゲイン、及び波長フィルタ３４０の通過波長帯を切り替えるフィルタ情報を送信する。ＯＮＵ−ＩＤ照合部２７０でＩＤが照合された信号は、パケットバッファ２１０−２、網ＩＦ２００−２を介して、上位の通信網の中継装置に送信される。

図３は、光アンプ３５０の利得（ゲイン）とＡＳＥ雑音の増加との関係を示す模式図である。図中の各グラフの横軸は光信号の波長を、縦軸は光信号の強度を表す。光アンプ３５０に入力する光信号３６０の強度を一定とし、光アンプ３５０の利得（ゲイン）を大３９０、中３８０、小３７０として説明する。光アンプ３５０の利得が小３７０のときには、符号４００に示すように、増幅度が小さいがＡＳＥ雑音の影響も小さいので、ＡＳＥ雑音の影響を極力小さくする際に使用する。光アンプ３５０の利得が中３８０のときには、符号４１０に示すように、増幅度は小３７０に比べて大きい一方でＡＳＥ雑音の影響も大きくなる。光アンプ３５０の利得が大３９０のときには、符号４２０に示すように、増幅度が大きくなるがＡＳＥ雑音も大きくなってしまうため、高い光強度が必要かつ、波長フィルタ３４０で狭帯域に信号を切り出すことが可能な場合に使用する。

図４は、各伝送速度における光アンプ３５０及び波長フィルタ３４０の制御方法を示す模式図である。図中の各グラフの横軸は光信号の波長を、縦軸は光信号の強度を表す。例として、１Ｇ信号４３０、１０Ｇ信号４５０、２５Ｇ信号４７０について説明する。

まず、１Ｇ信号４３０を受信したときの光アンプ３５０及び波長フィルタ３４０の特性について説明する。１Ｇ信号４３０は安価なＦＰレーザから出力されるものと仮定すると、波長の変動範囲が広いため、波長フィルタ３４０の通過波長帯を広くする必要がある。しかしながら、１Ｇ信号４３０は最小受光感度が良好なため、光アンプ３５０のゲインをあまり大きくする必要がない。そこで、１Ｇ信号４３０を受信した際には、符号４４０のグラフにて模式的に示すように、光アンプ３５０の利得が小さい低ゲイン制御とし、波長フィルタ３４０の通過波長帯は広帯域とする。

次に、１０Ｇ信号４５０を受信したときの光アンプ３５０及び波長フィルタ３４０の特性について説明する。１０Ｇ信号４５０はＤＦＢレーザから出力されるものと仮定すると、波長の変動範囲が狭いため、波長フィルタ３４０の通過波長帯を狭く設定することができる。しかしながら、１０Ｇ信号４５０は１Ｇ信号４３０に比べて高速なため、最小受光感度が低い。そこで、１０Ｇ信号４５０を受信した際には、符号４６０に示すように、光アンプ３５０の利得が中程度の中ゲイン制御とし、波長フィルタ３４０の通過波長帯も中帯域とする。また、２５Ｇ信号４７０の出力にも、１０Ｇ信号４５０と同じく、ＤＦＢレーザが用いられるものと仮定すると、波長の変動範囲が狭いため、波長フィルタ３４０の通過波長帯は狭く設定できる。２５Ｇ信号４７０は１０Ｇ信号４５０よりさらに高速であるため、１０Ｇ信号４５０よりも最小受光感度はさらに低くなる。そこで、２５Ｇ信号４７０を受信した際には、符号４８０に示すように、光アンプ３５０の利得が大きい大ゲイン制御とし、波長フィルタ３４０の通過波長帯は狭帯域とする。

図５は、各伝送速度において送信される波長範囲と、対応する波長フィルタ特性との関係を示す説明図である。１０Ｇ−ＥＰＯＮの標準化においては、低速の１Ｇ信号の波長範囲は１２６０〜１３６０ｎｍと規定され、高速の１０Ｇ信号の波長範囲は１２６０〜１２８０ｎｍと規定されている。さらに高速の２５Ｇ信号の中心波長は現在規定されていないため、以下の実施形態では１３３０ｎｍと仮定する。これらに対応して、１Ｇ信号に対して適用する広フィルタの通過波長帯は１２６０〜１３６０ｎｍとし、１０Ｇ信号に対して適用する中フィルタの通過波長帯は１２６０〜１２８０ｎｍとし、２５Ｇ信号に対して適用する狭フィルタの通過波長帯は１３２５〜１３３５ｎｍとするものとして、以降の説明を行う。

図６は、本発明の実施形態に係るＯＬＴ１００と複数のＯＮＵ１１０との接続構成例を示す模式図である。この例では、伝送速度が１Ｇの３台のＯＮＵ＃１１（１１０−５）、ＯＮＵ＃１２（１１０−６）、ＯＮＵ＃１３（１１０−１０）と、信号伝送速度が１０Ｇの３台のＯＮＵ＃２１（１１０−７）、ＯＮＵ＃２２（１１０−９）、ＯＮＵ＃２３（１１０−１３）と、信号伝送速度が２５Ｇの３台のＯＮＵ＃３１（１１０−８）、ＯＮＵ＃３２（１１０−１１）、ＯＮＵ＃３３（１１０−１２）との計９台のＯＮＵ１１０が、ＯＬＴ１００とのファイバ長がそれぞれ１ｋｍ、１０ｋｍ、２０ｋｍとなる位置に設置されている。また、各ＯＮＵ１１０には、図の上側から昇順に「１」から「９」までのＬＬＩＤが付されているものとする。

＜第１実施形態＞
第１実施形態では、ディスカバリ処理時等に各ＯＮＵ１１０から取得した伝送速度に応じて光アンプ３５０のゲインと波長フィルタ３４０の通過波長帯とを変更する方法を説明する。

図７は、第１実施形態に係るＯＬＴ１００のディスカバリ処理のフローチャートである。ＯＬＴ１００のディスカバリ処理部３０１は、ディスカバリ処理を開始すると、まず、１ＧディスカバリでＯＮＵ１台分の往復遅延時間測定を行う（ステップ４９０）。図８は、その処理の詳細を示すフローチャートである。具体的には、最初にＯＬＴ１００から全ＯＮＵ１１０へ向けて上り伝送速度が１ＧのＯＮＵ（以下、１Ｇ−ＯＮＵと称する）へのディスカバリ要求である１Ｇフラグ信号を送信する（ステップ５５０）。１Ｇフラグ信号とは、伝送速度が１ＧのＯＮＵ１１０だけが登録要求信号を送信するように指示する信号である。次に、ディスカバリ処理部３０１は、往復遅延時間を測定するためのカウンタを起動する（ステップ５６０）。

この１Ｇフラグ信号を受信した１Ｇ−ＯＮＵであるファイバ長が１ｋｍのＯＮＵ＃１１（１１０−５）と、ファイバ長が１０ｋｍのＯＮＵ＃１２（１１０−６）と、ファイバ長が２０ｋｍのＯＮＵ＃１３（１１０−１０）との３台は、それぞれＯＬＴ１００に対して登録要求信号を送信する。このとき、ディスカバリ処理部３０１は、ファイバ長が最も短く最も早く受信したＯＮＵ＃１１（１１０−５）からの登録要求信号のみを受信し（ステップ５７０）、往復遅延時間カウンタを停止して（ステップ５８０）往復遅延時間を確定する（ステップ５９０）。

図７に戻って、次に、ディスカバリ処理部３０１は、未割当のＬＬＩＤ（ここでは、１台目であるため、ＬＬＩＤを「１」とする。）を１つ選んで対象のＯＮＵ＃１１（１１０−５）に付与し、伝送速度「１Ｇ」と、登録要求信号から取得したＭＡＣ（Media Access Control）アドレスと、測定した往復遅延時間とを、ＯＮＵテーブル３０２に登録する（ステップ５００）。

次に、ディスカバリ処理部３０１は、１０ＧディスカバリでＯＮＵ１台分の往復遅延時間測定を行う（ステップ５１０）。具体的には、前記と同様に、ＯＬＴ１００から全ＯＮＵ１１０へ向けて１０Ｇフラグ信号を送信し、最も早く受信した上り伝送速度が１０ＧのＯＮＵ（以下、１０Ｇ−ＯＮＵと称する）であるファイバ長が１ｋｍのＯＮＵ＃２１（１１０−７）からの登録要求信号のみを受信し、当該ＯＮＵとの間の往復遅延時間を測定する。次に、ディスカバリ処理部３０１は、未割当のＬＬＩＤ（ここでは、２台目であるため、ＬＬＩＤを「２」とする。）を１つ選んで対象のＯＮＵ＃２１（１１０−７）に付与し、伝送速度「１０Ｇ」と、登録要求信号から取得したＭＡＣアドレスと、測定した往復遅延時間とを、ＯＮＵテーブル３０２に登録する（ステップ５２０）。

次に、ディスカバリ処理部３０１は、２５ＧディスカバリでＯＮＵ１台分の往復遅延時間測定を行う（ステップ５３０）。具体的には、前記と同様に、ＯＬＴ１００から全ＯＮＵ１１０へ向けて２５Ｇフラグ信号を送信し、最も早く受信した上り伝送速度が２５ＧのＯＮＵ（以下、２５Ｇ−ＯＮＵと称する）であるファイバ長が１ｋｍのＯＮＵ＃３１（１１０−８）からの登録要求信号のみを受信し、当該ＯＮＵとの間の往復遅延時間を測定する。次に、ディスカバリ処理部３０１は、未割当のＬＬＩＤ（ここでは、３台目であるため、ＬＬＩＤを「３」とする。）を１つ選んで対象のＯＮＵ＃３１（１１０−８）に付与し、伝送速度「２５Ｇ」と、登録要求信号から取得したＭＡＣアドレスと、測定した往復遅延時間とを、ＯＮＵテーブル３０２に登録する（ステップ５４０）。

ディスカバリ処理部３０１は、同様の処理を、全てのＯＮＵ１１０にＬＬＩＤが付与されてＯＮＵテーブル３０２に登録されるまで繰り返す。このように、１Ｇ、１０Ｇ、２５Ｇの伝送速度毎に１台ずつファイバ長が短い順番に各ＯＮＵ１１０を登録していくことにより、伝送速度の速い１０Ｇ−ＯＮＵや２５Ｇ−ＯＮＵの登録が遅れることを防ぐことができる。図９は、このようにして得られた第１実施形態に係るＯＮＵテーブル３０２の構成及びデータ例６００である。

ＯＬＴ１００のグラント生成部２６０は、データ例６００のようなＯＮＵテーブル３０２から各ＯＮＵ１１０のＬＬＩＤ、ＭＡＣアドレス、伝送速度、往復遅延時間を取得することにより、グラント生成時に１Ｇ、１０Ｇ、２５Ｇの信号が連続して受信されるように、各ＬＬＩＤへのタイムスロットの割り当てを行うことができる。

図１０は、ＤＢＡによるグラント送信処理の概略フローチャートである。ＯＬＴ１００のグラント生成部２６０は、上りＤＢＡ計算周期を開始すると、各伝送速度のＯＮＵ１１０の台数を考慮し、各ＯＮＵ１１０へ割り当てる帯域を計算する（ステップ６１０）。続いて、ＯＮＵテーブル３０２のデータを基に、１Ｇ−ＯＮＵへのグラント設定（ステップ６２０）、１０Ｇ−ＯＮＵへのグラント設定（ステップ６３０）、２５Ｇ−ＯＮＵへのグラント設定（ステップ６４０）を行う。全てのＯＮＵ１１０のグラント（送信許可）を設定後、ＬＬＩＤ毎の往復遅延時間補正を行い（ステップ６５０）、同報配信により全ＯＮＵ１１０にグラント送信して（ステップ６６０）、上りＤＢＡ計算の次周期へ移行する。

次に、ＯＮＵテーブル３０２に登録された各ＯＮＵ１１０のデータを基に、第１実施形態に係るＤＢＡを実行してグラント設定することで、光アンプ３５０及び波長フィルタ３４０の特性の切り替え回数が削減される例について説明する。

図１１は、第１実施形態に係るＤＢＡにより光アンプ３５０及び波長フィルタ３４０の特性の切り替え回数が削減される例を示す模式図であり、（ａ）は従来のＤＢＡを用いた場合の比較例の信号送信シーケンス、（ｂ）は本発明に係るＤＢＡを用いた場合の信号送信シーケンスである。ここでは、図６に示したように、１Ｇ−ＯＮＵが３台、１０Ｇ−ＯＮＵが３台、２５Ｇ−ＯＮＵが３台の計９台が同じＯＬＴ１００に接続されており、各ＯＮＵ１１０には、図の上側から昇順に「１」から「９」までのＬＬＩＤが付されているものとする。

従来のＤＢＡでは、ＬＬＩＤの昇順で各ＯＮＵにＴＤＭＡのタイムスロットを割り当てるため、図１１（ａ）の信号送信シーケンスに示すように、タイムスロット間で伝送速度が切り替わる毎に光アンプ３５０のゲイン制御と波長フィルタ３４０の通過波長帯制御を行うと、ＯＮＵ＃１１（１１０−５）からの１Ｇ信号＃１１の前に１０Ｇから１Ｇへの１回目の切り替え、ＯＮＵ＃２１（１１０−７）からの１０Ｇ信号＃２１の前に１Ｇから１０Ｇへの２回目の切り替え、ＯＮＵ＃３１（１１０−８）からの２５Ｇ信号＃３１の前に１０Ｇから２５Ｇへの３回目の切り替えが必要となるなど、ＴＤＭＡの制御周期毎に合計で７回の切り替えが発生する。

これに対して、本発明に係るＤＢＡでは、同じ伝送速度のタイムスロットが連続するように順番を入れ替えて割り当てを行うことにより、例えば、最初に１Ｇの３つのタイムスロットを割り当て、次に１０Ｇの３つのタイムスロットを割り当て、最後に２５Ｇの３つのタイムスロットを割り当てる。これにより、図１１（ｂ）の信号送信シーケンスに示すように、タイムスロット間で伝送速度が切り替わるのは、ＯＮＵ＃１１（１１０−５）からの１Ｇ信号＃１１の前と、ＯＮＵ＃２１（１１０−７）からの１０Ｇ信号＃２１の前と、ＯＮＵ＃３１（１１０−８）からの２５Ｇ信号＃３１の前との３回だけで済むようになる。

図１２は、第１実施形態に係るＤＢＡによる１Ｇ信号のグラント計算処理のフローチャートである。１０Ｇ信号や２５Ｇ信号のグラント計算処理もこれと同様である。ＯＬＴ１００のグラント生成部２６０が１Ｇ信号のグラント計算を開始すると、まず、図９のデータ例６００のようなＯＮＵテーブル３０２のデータ中に、伝送速度が１ＧのＬＬＩＤがあるか否かを調べる（ステップ６７０）。該当するＬＬＩＤがない場合には（ステップ６７０でＮｏ）、計算対象となる１Ｇ−ＯＮＵが存在しないので、１Ｇ信号のグラント計算処理を終了する。該当するＬＬＩＤがある場合には（ステップ６７０でＹｅｓ）、登録されている最初のＬＬＩＤを選択する（ステップ６８０）。次に、ＴＤＭＡの制御周期における相対時刻を表す変数「Ｓｔａｒｔ」を用意し、光アンプ３５０の特性変更に要する時間を「ａ」、波長フィルタ３４０の特性変更に要する時間を「ｂ」とすると、両方の変更が完了して受信準備が整う時刻、つまり、当該ＬＬＩＤに対応する１Ｇ−ＯＮＵからの信号の受信開始時刻として、Ｓｔａｒｔにｍａｘ（ａ，ｂ）を代入し、その値を１つ目のＬＬＩＤに割り当てるタイムスロットの開始時刻とする（ステップ６９０）。

次に、伝送速度が１Ｇでタイムスロットが未割当のＬＬＩＤがあるか否かを調べる（ステップ７００）。該当するＬＬＩＤがない場合には（ステップ７００でＮｏ）、計算対象となる１Ｇ−ＯＮＵが存在しないので、１Ｇ信号のグラント計算処理を終了する。該当するＬＬＩＤがある場合には（ステップ７００でＹｅｓ）、タイムスロットが未割当の次のＬＬＩＤを選択する（ステップ７１０）。同一伝送速度の２台目以降のＯＮＵについては、光アンプ３５０及び波長フィルタ３４０の特性変更は不要であるため、Ｓｔａｒｔには、前Ｓｔａｒｔの値に１つ前のデータ長Ｌｅｎｇｔｈと、信号の衝突防止用のガードタイム「ｄ」とを加算した値を代入し、その値を対応するＬＬＩＤのタイムスロットの開始時刻とする（ステップ７２０）。よって最初のＬＬＩＤに割り当てた帯域に該当するタイムスロット長を「ｃ１」、２つ目のＬＬＩＤに割り当てた帯域に該当するタイムスロット長を「ｃ２」、・・・とすると、２つ目のＬＬＩＤに割り当てるタイムスロットの開始時刻は、ｍａｘ（ａ，ｂ）＋ｃ１＋ｄとなり、３つ目のＬＬＩＤに割り当てるタイムスロットの開始時刻は、ｍａｘ（ａ，ｂ）＋ｃ１＋ｃ２＋２ｄとなる。タイムスロットが未割当の１Ｇ−ＯＮＵがなくなるまで同様の処理を繰り返し、全ての１Ｇ−ＯＮＵへの割り当てが終了した後、１Ｇ信号のグラント計算を終了する。

図１３は、前記の例について生成される第１実施形態に係るグラント計算処理の結果を示すデータ例７３０である。各ＬＬＩＤに割り当てられたタイムスロットの開始時刻を示すＳｔａｒｔの値は、１台毎にデータ長「ｃ１，ｃ２，・・・」とガードタイム「ｄ」を足し合わせた分ずつ増加していくことがわかる。これらのグラント計算処理の結果は、ＯＮＵ毎の往復遅延時間に基づく補正が行われた後、全ＯＮＵ１１０に同報配信される。

図１４は、ＯＬＴ１００による信号受信処理の概略フローチャートである。各ＯＮＵ１１０から送信される光信号は、前記のＤＢＡによるグラント計算処理の結果にしたがって、図１１の（ｂ）に示した信号送信シーケンスのような順序とタイミングでＯＬＴ１００に到着する。そこで、ＯＬＴ１００は、上り信号受信の周期処理を開始すると、初めに１Ｇ−ＯＮＵからの上り信号を受信し（ステップ７４０）、次に１０Ｇ−ＯＮＵからの上り信号を受信し（ステップ７５０）、最後に２５Ｇ−ＯＮＵからの上り信号を受信する（ステップ７６０）。全てのＯＮＵ１１０からの受信を完了したのち、上り信号受信の次周期へ移行する。

図１５は、第１実施形態に係る１Ｇ上り信号の受信処理のフローチャートである。１０Ｇ上り信号や２５Ｇ上り信号を受信する処理もこれと同様である。ＯＬＴ１００は、１Ｇ上り信号の受信処理を開始すると、グラント計算処理の結果（図１３のデータ例７３０を参照）から伝送速度が１Ｇの割当ＬＬＩＤがあるか否かを調べる（ステップ７７０）。該当するＬＬＩＤがない場合には（ステップ７７０でＮｏ）、受信対象となる１Ｇ−ＯＮＵが存在しないので、１Ｇ上り信号の受信処理を終了する。該当するＬＬＩＤがある場合には（ステップ７７０でＹｅｓ）、光アンプ３５０に１Ｇ用の利得を、波長フィルタ３４０に１Ｇ用の通過波長帯を設定する（ステップ７８０）。次に、最初の未受信のＬＬＩＤを選択し（ステップ７９０）、その対象ＬＬＩＤのＳｔａｒｔ時刻になるまで待機する（ステップ８００でＮｏ）。Ｓｔａｒｔ時刻になると（ステップ８００でＹｅｓ）、Ｓｔａｒｔ時刻にタイムスロット長であるＬｅｎｇｔｈ時間を足し合わせた時刻になるまで（ステップ８２０でＮｏ）、対象ＬＬＩＤに対応する１Ｇ−ＯＮＵからのデータ信号を受信する（ステップ８１０）。当該時刻になると（ステップ８２０でＹｅｓ）、伝送速度が１Ｇで未受信のＬＬＩＤがあるか否かを調べる（ステップ８３０）。該当するＬＬＩＤがない場合には（ステップ８３０でＮｏ）、受信対象となる１Ｇ−ＯＮＵはないので、１Ｇ上り信号の受信処理を終了する。該当するＬＬＩＤがある場合には（ステップ８３０でＹｅｓ）、ステップ７９０に戻って次の未受信のＬＬＩＤを選択し、ＬＬＩＤが登録済みの全ての１Ｇ−ＯＮＵからの信号の受信を終了するまで同様の処理を繰り返し、未受信のＬＬＩＤがなくなれば１Ｇ上り信号の受信処理を終了する。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、ＯＬＴ１００に波長検出部３１０を備え、各ＯＮＵ１１０からの送信波長を検出して送信波長の順にタイムスロットを割り当てるとともに、波長フィルタ３４０の通過波長帯を狭めることにより、ＡＳＥ雑音を軽減して受信感度を高める方法を説明する。波長検出の方法には、可変波長フィルタを用いる方法とアレイ導波路回折格子（Array Waveguide Grating：以下ＡＷＧと称する）を用いる方法とがある。

図１６は、可変波長フィルタ８８０を用いた波長検出部３１０の構成と動作の説明図である。可変波長フィルタ８８０は、中心波長を指示するスキャン指示信号にしたがって、通過波長の範囲を所定の波長帯幅（例：１０ｎｍ）で、短波長側（１２６０ｎｍ）から長波長側（１３６０ｎｍ）へ順次切り替える。可変波長フィルタ８８０を透過した光信号は、検出回路８７０が備えるフォトダイオード８６０で光電変換され、トランスインピーダンスアンプ８５０（Trans Impedance Amplifier：以下、ＴＩＡと称する）で電流から電圧に変換され、この電圧を検出器８４０が受信光有無を示す検出信号に変換して出力する。各ＯＮＵ１１０から登録要求信号（Register Request）が送信されるタイミングで、波長検出部３１０がこのような波長のスキャニングを行うことにより、ＯＬＴ１００は、波長検出部３１０から出力される検出信号により、当該ＯＮＵの送信波長帯を検出する。なお、検出対象の波長帯範囲をすべてスキャンする際には可変波長フィルタ８８０の特性を逐次変更する必要があるので、登録要求信号は複数回送信するかまたは信号長を長くする必要がある。

図１７は、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いた波長検出部３１０の構成と動作の説明図である。ＡＷＧを用いた波長フィルタ８９０に入力された光信号の各波長成分は、異なる複数の波長範囲に対応するいずれかのＰｏｒｔに振り分けられ、前記と同様な検出回路８７０によってそれぞれのＰｏｒｔの受信光有無を示す検出信号が出力される。ＯＬＴ１００は、いずれのＰｏｒｔからの検出信号が「受信光有」となっているかを判別することで、当該ＯＮＵ１１０の送信波長帯を検出する。この図１７に示した検出方法は、各波長範囲の検出回路８７０が並列に動作するので、図１６の検出方法に比べて検出時間を短くすることができる。

図１８は、第２実施形態に係るＯＬＴ１００のディスカバリ処理のフローチャートである。ディスカバリ処理の全体フローチャートは、第１実施形態（図７）とぼぼ同様であるが、１Ｇディスカバリ、１０Ｇディスカバリ、２５ＧディスカバリでＯＮＵ１台分の往復遅延時間測定を行うときに（ステップ９００、ステップ９２０、ステップ９４０）、往復遅延時間とともに送信される波長の測定を行い、測定した波長を含めてＯＮＵテーブル３０２に登録する（ステップ９１０、ステップ９３０、ステップ９５０）。

図１９は、第２実施形態に係る１ＧディスカバリでＯＮＵ１台分の往復遅延時間及び波長を測定する処理の詳細を示すフローチャートである。この処理は第１実施形態（図８）とほぼ同様であるが、往復遅延時間を確定する処理（ステップ１０００）の後に、波長検出部３１０によって送信波長の測定を行う（ステップ１０１０）ものとなっている。

図２０は、第２実施形態に係るＯＮＵテーブル３０２の構成及びデータ例１０２０である。図２０のデータ例１０２０は、第１実施形態のデータ例６００（図９）に波長欄が追加され、この波長欄には波長検出部３１０が検出した送信波長帯の中心波長が登録されている。

図２１は、第２実施形態に係るＤＢＡを用いた場合に選択される波長フィルタ特性の構成と、信号送信シーケンスの例である。図１１（ｂ）に示した第１実施形態に係るＤＢＡでは、１Ｇ信号には通過波長帯が１２６０〜１３６０ｎｍの広フィルタを用いているが、第２実施形態に係るＤＢＡでは、対象となる１Ｇ−ＯＮＵからの送信波長に応じて、中フィルタと同程度の通過波長範囲をもつ複数の分割広フィルタのなかの１つを用いることにより、ＡＳＥ雑音を軽減する。このとき、波長フィルタ３４０の特性切り替え回数の増大を防ぐために、例えば、送信波長が短い順に各１Ｇ−ＯＮＵにタイムスロットを割り当て、同じフィルタ特性が適用可能な１Ｇ−ＯＮＵ同士のタイムスロットの間ではフィルタ特性の変更を行わない。したがって、図２１の信号送信シーケンスでは、図１１（ｂ）の信号送信シーケンスと比較すると、１Ｇ信号＃１２と１Ｇ信号１３との間に、フィルタ特性のみ変更を行う２回目の切り替えが必要となるが、通過波長帯が広い広フィルタではなく、通過波長帯が中程度の分割広フィルタを用いることができるので、１Ｇ信号のＡＳＥ雑音を第１実施形態よりも軽減することができる。

図２２は、第２実施形態に係るＤＢＡによる１Ｇ信号のグラント計算処理のフローチャートである。１０Ｇ信号や２５Ｇ信号のグラント計算処理もこれと同様である。ＯＬＴ１００のグラント生成部２６０が１Ｇ信号のグラント計算を開始すると、まず、図２０のデータ例１０２０のようなＯＮＵテーブル３０２のデータ中に、伝送速度が１ＧのＬＬＩＤがあるか否かを調べる（ステップ１０３０）。該当するＬＬＩＤがない場合には（ステップ１０３０でＮｏ）、計算対象となる１Ｇ−ＯＮＵが存在しないので、１Ｇ信号のグラント計算処理を終了する。該当するＬＬＩＤがある場合には（ステップ１０３０でＹｅｓ）、ＯＮＵテーブル３０２に登録されている最小波長のＬＬＩＤを選択する（ステップ１０４０）。次に、第１実施形態（図１２）と同様に、ＴＤＭＡの制御周期における相対時刻を表す変数「Ｓｔａｒｔ」に、光アンプ３５０の変更時間「ａ」と、波長フィルタ３４０の変更時間「ｂ」との最大値であるｍａｘ（ａ，ｂ）を代入し、その値を１つ目のＬＬＩＤに割り当てるタイムスロットの開始時刻とする（ステップ１０５０）。

次に、同じフィルタ特性の通過波長帯（図では波長帯と略記）でタイムスロットが未割当のＬＬＩＤがあるか否かを調べる（ステップ１０６０）。該当するＬＬＩＤがない場合には（ステップ１０６０でＮｏ）、次のフィルタ特性の通過波長帯のＬＬＩＤがあるか否かを調べる（ステップ１０９０）。該当するＬＬＩＤがある場合には（ステップ１０９０でＹｅｓ）、波長フィルタ３４０の特性変更が必要なため、Ｓｔａｒｔには、前Ｓｔａｒｔの値に波長フィルタ３４０の変更時間「ｂ」を加算した値を代入した後（ステップ１１１０）、ステップ１０７０に戻る。該当するＬＬＩＤがない場合には（ステップ１０９０でＮｏ）、現在の通過波長帯がフィルタ特性の最後の通過波長帯か否かを調べる（ステップ１１００）。最後の通過波長帯であれば（ステップ１１００でＹｅｓ）、計算対象となる次のフィルタ特性が存在しないので、１Ｇ信号のグラント計算処理を終了する。最後の通過波長帯でなければ（ステップ１１００でＮｏ）、ステップ１０９０に戻って次のフィルタ特性の通過波長帯について同様な処理を繰り返す。

ステップ１０７０では、次のタイムスロットが未割当のＬＬＩＤを選択した後、Ｓｔａｒｔには、前Ｓｔａｒｔの値に１つ前のデータ長Ｌｅｎｇｔｈとガードタイム「ｄ」とを加算した値を代入し、その値を対応するＬＬＩＤのタイムスロットの開始時刻とする（ステップ１０８０）。よって最初のＬＬＩＤに割り当てたタイムスロット長を「ｃ１」、２つ目のＬＬＩＤに割り当てたタイムスロット長を「ｃ２」、・・・とし、例えば、１つ目のＬＬＩＤの波長と２つ目のＬＬＩＤの波長とが同じ通過波長帯に含まれるものとすると、２つ目のＬＬＩＤに割り当てるタイムスロットの開始時刻は、ｍａｘ（ａ，ｂ）＋ｃ１＋ｄとなる。また、２つ目のＬＬＩＤの波長と３つ目のＬＬＩＤの波長とが同じ通過波長帯に含まれず、その間でフィルタ特性の切り替えが必要であるものとすると、３つ目のＬＬＩＤに割り当てるタイムスロットの開始時刻は、ｍａｘ（ａ，ｂ）＋ｂ＋ｃ１＋ｃ２＋２ｄとなる。さらに、３つ目のＬＬＩＤの波長と４つ目のＬＬＩＤの波長とが同じ通過波長帯に含まれ、５つ目のＬＬＩＤの波長はその通過波長帯に含まれないものとすると、４つ目のＬＬＩＤに割り当てるタイムスロットの開始時刻は、ｍａｘ（ａ，ｂ）＋ｂ＋ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋３ｄとなり、５つ目のＬＬＩＤに割り当てるタイムスロットの開始時刻は、ｍａｘ（ａ，ｂ）＋２ｂ＋ｃ１＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４＋４ｄとなる。

図２３は、前記の例について生成される第２実施形態に係るグラント設定処理の結果を示すデータ例１１２０である。各ＬＬＩＤに割り当てられたタイムスロットの開始時刻を示すＳｔａｒｔの値は、通過波長帯が同一で同一フィルタ特性が適用されるＬＬＩＤ間では、１台毎にタイムスロット長「ｃ１，ｃ２，・・・」とガードタイム「ｄ」とを足し合わせた分ずつ増加していき、通過波長帯が異なるために別フィルタ特性が適用されるＬＬＩＤ間では、タイムスロット長「ｃ１，ｃ２，・・・」とガードタイム「ｄ」と波長フィルタ３４０の変更時間「ｂ」とを足し合わせた分だけ増加することがわかる。これらのグラント計算処理の結果は、ＯＮＵ毎の往復遅延時間に基づく補正が行われた後、全ＯＮＵ１１０に同報配信される。

図２４は、第２実施形態に係る１Ｇ上り信号の受信処理のフローチャートである。１０Ｇ上り信号や２５Ｇ上り信号を受信する処理もこれと同様である。ＯＬＴ１００は、１Ｇ上り信号の受信処理を開始すると、グラント計算処理の結果（図２３のデータ例１１２０を参照）から伝送速度が１ＧのＬＬＩＤがあるか否かを調べる（ステップ１１３０）。該当するＬＬＩＤがない場合には（ステップ１１３０でＮｏ）、受信対象となる１Ｇ−ＯＮＵが存在しないので、１Ｇ上り信号の受信処理を終了する。該当するＬＬＩＤがある場合には（ステップ１１３０でＹｅｓ）、光アンプ３５０に１Ｇ用の利得を、波長フィルタ３４０に１Ｇ用の最初の通過波長帯（図では波長帯と略記）を設定する（ステップ１１４０）。この１Ｇ用の最初の通過波長帯とは、ＯＮＵテーブルに登録されている最小波長のＬＬＩＤに対応するフィルタ特性の通過波長帯である。

次に、最初の未受信のＬＬＩＤを選択し（ステップ１１５０）、その対象ＬＬＩＤのＳｔａｒｔ時刻になるまで待機する（ステップ１１６０でＮｏ）。Ｓｔａｒｔ時刻になると（ステップ１１６０でＹｅｓ）、Ｓｔａｒｔ時刻にタイムスロット長であるＬｅｎｇｔｈ時間を足し合わせた時刻になるまで（ステップ１１８０でＮｏ）、対象ＬＬＩＤに対応する１Ｇ−ＯＮＵからのデータ信号を受信する（ステップ１１７０）。当該時刻になると（ステップ１１８０でＹｅｓ）、同じ通過波長帯で未受信のＬＬＩＤがあるか否かを調べる（ステップ１１９０）。該当するＬＬＩＤがある場合には（ステップ１１９０でＹｅｓ）、ステップ１１５０に戻って次の未受信のＬＬＩＤを選択し、前記の処理を繰り返す。該当するＬＬＩＤがない場合には（ステップ１１９０でＮｏ）、現在の通過波長帯が最後のフィルタ特性の通過波長帯か否かを調べる（ステップ１２００）。最後の通過波長帯でなければ（ステップ１２００でＮｏ）、波長フィルタ３４０にフィルタ特性の次の通過波長帯を設定した後（ステップ１２１０）、ステップ１１５０に戻って次の通過波長帯について前記の処理を繰り返す。最後の通過波長帯であれば（ステップ１２００でＹｅｓ）、受信対象となる次のフィルタ特性が存在しないので、１Ｇ上り信号の受信処理を終了する。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、各ＯＮＵ１１０に使用温度を測定する温度センサを備え、ディスカバリ処理時にＯＮＵ１１０からＯＬＴ１００に対して送信する登録要求信号のなかに温度センサで測定した温度測定値を含めて送信することにより、適用すべき波長フィルタ３４０のフィルタ特性を決定する方法を説明する。なお、前記した第１実施形態または第２実施形態と同様の処理については説明を省略する。

図２５は、第３実施形態に係る１ＧディスカバリでＯＮＵ１台分の往復遅延時間を測定しフィルタ特性を選択する処理の詳細を示すフローチャートである。この処理は第１実施形態（図８）とほぼ同様であるが、往復遅延時間を確定する処理（ステップ１２６０）の後に、登録要求信号内の温度測定値を取り出し（ステップ１２７０）、図２６に例示するような温度−フィルタ特性対応テーブル１２９０を参照して、当該ＯＮＵに適用可能なフィルタ特性を選択する（ステップ１２８０）。

図２６は、温度測定値からフィルタ特性を選択するための温度−フィルタ特性対応テーブルの構成及びデータ例１２９０と、各フィルタ特性の通過波長帯を示す模式図である。伝送速度が１Ｇの場合には、波長範囲が１２６０ｎｍから１３６０ｎｍまでと規定されており、かつＦＰレーザが使用されるため、温度によって波長が大きく変動する。そこで、図２６の例では、１Ｇ信号用のフィルタ特性として「フィルタ１」〜「フィルタ４」の４つを用意しておき、温度がａ℃からｂ℃の場合は通過波長帯が１２６０〜１３００ｎｍの「フィルタ１」を、温度がｃ℃からｄ℃の場合は通過波長帯が１２８０〜１３２０ｎｍの「フィルタ２」を、温度がｅ℃からｆ℃の場合は通過波長帯が１３００〜１３４０ｎｍの「フィルタ３」を、温度がｇ℃からｈ℃の場合は通過波長帯が１３２０〜１３６０ｎｍの「フィルタ４」を選択可能とする。

同じ温度に対して２つのフィルタ特性が選択可能な場合は、いずれを選択してもよく、第３実施形態に係るＤＢＡを実行するときには、フィルタ特性の切り替え回数が最も少なくなるようにいずれかのフィルタ特性を選択する。なお、伝送速度が１０Ｇまたは２５Ｇの場合には、波長範囲が狭く、温度による波長変動が少ないＤＦＢレーザが使用されるので、図２６の例では、全温度において同一のフィルタ特性を使用することとし、例えば、１０Ｇ信号用のフィルタ特性としては通過波長帯が１２６０〜１２８０ｎｍの「フィルタ５」を、２５Ｇ信号用のフィルタ特性としては通過波長帯が１３２５〜１３３５ｎｍの「フィルタ６」を選択するものとしている。

図２７は、第３実施形態に係るＯＮＵテーブル３０２の構成及びデータ例１３００である。図２７のデータ例１３００は、第１実施形態のデータ例６００（図９）に温度欄とフィルタ番号欄とが追加され、温度欄には各ＯＮＵ１１０から通知された温度測定値が登録され、フィルタ番号欄には温度−フィルタ特性対応テーブル（図２６のデータ例１２９０を参照）を参照して選択されたフィルタ特性の識別番号が登録されている。この例では、温度が５０℃であるＬＬＩＤが「１」の１行目の１Ｇ−ＯＮＵに対しては、「フィルタ４」だけが選択可能であり、温度が３５℃であるＬＬＩＤが「４」の４行目の１Ｇ−ＯＮＵに対しては、「フィルタ３」と「フィルタ４」とが選択可能であり、温度が２０℃であるＬＬＩＤが「６」の６行目の１Ｇ−ＯＮＵに対しては、「フィルタ１」と「フィルタ２」とが選択可能となっている。

この場合、第３実施形態に係るＤＢＡによる１Ｇ信号のグラント計算処理では、連続してタイムスロットを割り当てる２台の１Ｇ−ＯＮＵに対して、選択可能な共通のフィルタ番号がＯＮＵテーブル３０２に登録されていれば、当該共通のフィルタ特性を選択することで、フィルタ特性の切り替え回数を少なくする。例えば、図２７のデータ例１３００の場合には、ＬＬＩＤが「１」と、ＬＬＩＤが「４」とに対応するの２台の１Ｇ−ＯＮＵについてはフィルタ番号「４」が共通となっているので、この両者に連続してタイムスロットを割り当て、それらのタイムスロットの直前に両者に共通する「フィルタ４」の通過波長帯にフィルタ特性を切り替えるようにする。

以上説明したように、これらの実施形態によれば、１Ｇ、１０Ｇ及び他の通信レートが混在するマルチレートＰＯＮシステムにおいて、光アンプによるゲイン制御と波長フィルタによる通過波長帯制御とを適切に組み合わせることにより、ＡＳＥ雑音の影響を軽減できるので、光ファイバ１本当たりの最大分岐数を拡大することや２０ｋｍを超える伝送距離を達成することが可能となる。またそれらの制御のためのオーバーヘッドに起因する上り信号のスループット低下を減らすことができる。

以上にて、本発明を実施するための形態の説明を終えるが、本発明の実施の態様はこれに限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種の変形が可能である。

１ 光アクセス網
１０ マルチレートＰＯＮシステム
２０ ＰＳＴＮ／インターネット
１００ 局側光回線終端装置（ＯＬＴ）
１１０ 宅内光回線終端装置（ＯＮＵ）
１２０ 光スプリッタ
１３０ 幹線光ファイバ
１４０ 支線光ファイバ
１５０ 下り信号
１６０，１７０ 上り信号
１８０ 電話（加入者端末）
１９０ ＰＣ（加入者端末）
２００ 網ＩＦ
２１０ パケットバッファ
２２０ ＰＯＮフレーム生成部
２３０ 電気／光変換部
２４０ ＷＤＭフィルタ
２６０ グラント生成部（グラント生成手段）
２７０ ＯＮＵ−ＩＤ照合部
２８０ 切り替えタイミング生成部（切り替え指示手段）
２９０ ＰＯＮフレーム分解部
３０１ ディスカバリ処理部
３０２ ＯＮＵテーブル（ＯＮＵ情報記憶手段）
３１０ 波長検出部（波長検出手段）
３３０ 光／電気変換部
３４０ 波長フィルタ
３５０ 光アンプ（光増幅器）
８７０ 検出回路
８８０ 可変波長フィルタ
８９０ 波長フィルタ（ＡＷＧ）

Claims (10)

1. 少なくとも１台の局側光回線終端装置（ＯＬＴ）と、
   光ファイバ及び光スプリッタを介して前記ＯＬＴにポイント・ツー・マルチポイント接続され、伝送速度の異なる複数の宅内光回線終端装置（ＯＮＵ）と、を備え、
   前記ＯＬＴは、
   光信号を増幅する利得が可変の光増幅器と、
   増幅された前記光信号のうち通過波長帯以外の波長成分を除去する前記通過波長帯が可変の波長フィルタと、
   前記ＯＮＵの伝送速度に応じて、前記光増幅器の前記利得と、前記波長フィルタの前記通過波長帯との切り替えを指示する切り替え指示手段と、
   前記光増幅器の前記利得と前記波長フィルタの前記通過波長帯との切り替えの回数を少なくするように、時分割多重の制御周期毎における前記各ＯＮＵからの信号受信順序と、前記切り替えを指示するタイミングとを決定して、前記各ＯＮＵに通知する送信許可情報を生成するグラント生成手段と、を有する
   ことを特徴とするマルチレートＰＯＮシステム。
2. 請求項１に記載のマルチレートＰＯＮシステムにおいて、
   前記切り替え指示手段は、
   伝送速度が小さいＯＮＵから前記光信号を受信する際は、前記光増幅器の前記利得を小さくするとともに前記波長フィルタの前記通過波長帯の幅を広くし、伝送速度が大きいＯＮＵから前記光信号を受信する際は、前記光増幅器の前記利得を大きくするとともに前記波長フィルタの前記通過波長帯の幅を狭くする
   ことを特徴とするマルチレートＰＯＮシステム。
3. 請求項２に記載のマルチレートＰＯＮシステムにおいて、
   前記ＯＬＴは、
   前記ＯＮＵの情報を登録しておくためのＯＮＵ情報記憶手段を有し、
   前記ＯＮＵの新規登録を行うときに取得した前記各ＯＮＵの伝送速度を前記ＯＮＵ情報記憶手段に登録しておき、
   前記グラント生成手段は、
   前記ＯＮＵ情報記憶手段から前記各ＯＮＵの伝送速度を取得し、同一の伝送速度のＯＮＵからの前記光信号を連続して受信するように前記各ＯＮＵからの信号受信順序を決定し、
   前記切り替え指示手段は、それぞれの伝送速度に対応して事前に設定済みの利得及び通過波長帯への切り替えを、前記光増幅器及び前記波長フィルタに指示する
   ことを特徴とするマルチレートＰＯＮシステム。
4. 請求項２に記載のマルチレートＰＯＮシステムにおいて、
   前記波長フィルタは、事前に設定された複数の通過波長帯のいずれかに切り替えて増幅された前記光信号のフィルタリングを行うものであり、
   前記ＯＬＴは、
   前記ＯＮＵの情報を登録しておくためのＯＮＵ情報記憶手段と、前記光信号の波長が前記複数の通過波長帯のなかのいずれに含まれるかを検出する波長検出手段と、を有し、
   前記ＯＮＵの新規登録を行うときに取得した前記各ＯＮＵの伝送速度と、前記波長検出手段が前記ＯＮＵの新規登録を行うときに前記各ＯＮＵから送信される登録要求信号、または、前記各ＯＮＵから周期的に送信されるメッセージ信号を用いて検出した、当該ＯＮＵから受信する前記光信号の波長が含まれる前記複数の通過波長帯のなかの該当する通過波長帯を前記ＯＮＵ情報記憶手段に登録しておき、
   前記グラント生成手段は、
   前記ＯＮＵ情報記憶手段から前記各ＯＮＵに対応する伝送速度及び前記通過波長帯を取得し、同一の伝送速度で同一の通過波長帯に属するＯＮＵからの前記光信号を連続して受信するように前記各ＯＮＵからの信号受信順序を決定し、
   前記切り替え指示手段は、それぞれの伝送速度に対応して事前に設定済みの利得、及び前記複数の通過波長帯のなかの該当する通過波長帯への切り替えを、前記光増幅器及び前記波長フィルタに指示する
   ことを特徴とするマルチレートＰＯＮシステム。
5. 請求項４に記載のマルチレートＰＯＮシステムにおいて、
   前記波長検出手段は、前記波長フィルタの通過波長帯を、複数の通過波長帯のいずれかの通過波長帯に順番に切り替えることによって、前記複数の通過波長帯のなかの該当する通過波長帯を検出する
   ことを特徴とするマルチレートＰＯＮシステム。
6. 請求項４に記載のマルチレートＰＯＮシステムにおいて、
   前記波長検出手段は、複数の通過波長帯を一括して検出するアレイ型検出器を備え、前記複数の通過波長帯のなかの該当する通過波長帯を一括して検出する
   ことを特徴とするマルチレートＰＯＮシステム。
7. 請求項２に記載のマルチレートＰＯＮシステムにおいて、
   前記ＯＮＵは、自身の温度を測定する温度センサと、前記温度センサで測定した前記温度の情報を前記ＯＬＴに通知する手段と、を有し、
   前記ＯＬＴは、
   前記ＯＮＵの情報を登録しておくためのＯＮＵ情報記憶手段と、
   それぞれの伝送速度毎に前記ＯＮＵの温度範囲に対して適用すべき前記波長フィルタの特性が事前に登録される変換テーブルと、を有し、
   前記ＯＮＵの新規登録を行うときに取得した前記各ＯＮＵの伝送速度を前記ＯＮＵ情報記憶手段に登録しておき、
   前記グラント生成手段は、
   前記ＯＮＵ情報記憶手段から取得した前記各ＯＮＵの伝送速度と、前記ＯＮＵから通知された前記温度の情報とに基づいて、前記変換テーブルを参照して当該ＯＮＵからの前記光信号の受信に適用する前記波長フィルタの特性を選択し、
   前記切り替え指示手段は、選択された前記波長フィルタの特性に該当する通過波長帯への切り替えを前記波長フィルタに指示する
   ことを特徴とするマルチレートＰＯＮシステム。
8. 請求項７に記載のマルチレートＰＯＮシステムにおいて、
   前記ＯＮＵから前記ＯＬＴに通知される前記温度の情報は、伝送速度が小さい光信号によって送信され、前記ＯＬＴは、前記波長フィルタの前記通過波長帯を広くして受信する
   ことを特徴とするマルチレートＰＯＮシステム。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のマルチレートＰＯＮシステムに備えられ、
   光信号を増幅する利得が可変の光増幅器と、
   増幅された前記光信号のうち通過波長帯以外の波長成分を除去する前記通過波長帯が可変の波長フィルタと、を有する
   ことを特徴とする局側光回線終端装置（ＯＬＴ）。
10. 請求項７または請求項８に記載のマルチレートＰＯＮシステムに備えられ、
    自身の温度を測定する温度センサと、
    前記温度センサで測定した前記温度の情報を前記ＯＬＴに通知する手段と、を有する
    ことを特徴とする宅内光回線終端装置（ＯＮＵ）。

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